临床研究 Open Access
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世界华人消化杂志. 2010-09-18; 18(26): 2762-2767
在线出版日期: 2010-09-18. doi: 10.11569/wcjd.v18.i26.2762
MIC-1和uPA在食管鳞癌中蛋白表达的相关性及其临床病理意义
贺飞, 刘宇琼, 李惠翔
贺飞, 刘宇琼, 李惠翔, 郑州大学第一附属医院病理科 郑州大学基础医学院病理教研室 河南省肿瘤病理重点实验室 河南省郑州市 450052
贺飞, 河南大学淮河医院心胸外科 河南省开封市 475000
贺飞, 主治医师, 主要从事消化系肿瘤方面的研究.
作者贡献分布: 此课题李惠翔设计; 研究过程由赵辉与刘宇琼操作完成; 研究所用新试剂及分析工具由李惠翔提供; 数据分析由赵辉与刘宇琼完成; 本论文写作由贺飞、刘宇琼及李惠翔完成.
通讯作者: 李惠翔, 教授, 450052, 河南省郑州市建设东路1号, 郑州大学第一附属医院病理科. lslbljys@126.com
电话: 0371-66658175
收稿日期: 2010-05-15
修回日期: 2010-07-16
接受日期: 2010-07-21
在线出版日期: 2010-09-18

目的: 探讨MIC-1及uPA蛋白表达与食管癌发生、发展及浸润、转移的关系.

方法: 应用免疫组织化学SP法检测45例食管鳞癌组织、22例癌旁不典型增生组织及45例正常食管黏膜组织中MIC-1及uPA蛋白的表达.

结果: 食管鳞癌组织中MIC-1蛋白表达与癌的组织学分级、浸润深度、有无淋巴结转移及TNM分期密切相关(P<0.05); uPA蛋白表达与癌的TNM分期及淋巴结转移密切相关(P<0.05); 在食管鳞癌癌变过程中MIC-1蛋白表达在癌组织、癌旁不典型增生组织及正常食管黏膜组织中的表达率依次降低, 分别为64.4%(29/45)、40.9%(9/22)、13.3%(6/45), 组间比较差异具有统计学意义(χ2 = 24.673, 均P<0.01); uPA蛋白在癌组织、癌旁不典型增生组织及正常食管黏膜组织中的表达率也依次降低, 分别为68.9%(31/45)、27.3%(6/22)、24.4%(11/45), 组间比较差异具有统计学意义(χ2 = 20.863, P<0.01); MIC-1与uPA的表达呈正相关关系(γp = 0.403, 均P<0.01).

结论: MIC-1和uPA在食管癌的浸润、转移及黏膜上皮癌变过程中起重要作用, MIC-1及uPA的联合检测可望成为食管鳞癌早期诊断和判断预后的分子指标之一.

关键词: 巨噬细胞抑制细胞因子-1; 尿激酶型纤容酶原激活剂; 食管鳞癌; 免疫组织化学; 浸润转移
引文著录: 贺飞, 刘宇琼, 李惠翔. MIC-1和uPA在食管鳞癌中蛋白表达的相关性及其临床病理意义. 世界华人消化杂志 2010; 18(26): 2762-2767
Clinical pathological significance of MIC-1 and uPA expression in esophageal squamous cell carcinoma
Fei He, Yu-Qiong Liu, Hui-Xiang Li
Fei He, Yu-Qiong Liu, Hui-Xiang Li, Department of Pathology, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University; Department of Pathology, Basic Medical College of Zhengzhou University; Henan Key Laboratory of Tumor Pathology, Zhengzhou 450001, Henan Province, China
Fei He, Department of Thoracic Surgery, Huaihe Hospital, Henan University, Kaifeng 475000, Henan Province, China
Correspondence to: Professor Hui-Xiang Li, Department of Pathology, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, 1 Jianshe East Road, Zhengzhou 450052, Henan Province, China. lslbljys@126.com
Received: May 15, 2010
Revised: July 16, 2010
Accepted: July 21, 2010
Published online: September 18, 2010

AIM: To explore the relationship of the protein expression of macrophage inhibitory cytokine-1 (MIC-1) and urokinase plasminogen activator (uPA) with the development, progression, invasion and metastasis of esophageal squamous cell carcinoma (ESCC).

METHODS: The protein expression of MIC-1 and uPA was detected by immunohistochemistry using the streptavidin-peroxidase method in 45 ESCC specimens, 22 tumor-adjacent atypical hyperplastic epithelial specimens and 45 normal esophageal epithelial specimens.

RESULTS: The expression of MIC-1 protein was closely correlated with tumor grade, infiltration, TNM grade and lymphatic metastasis in ESCC (all P < 0.05). The expression of uPA protein was closely correlated with tumor TNM grade and lymphatic metastasis in ESCC (both P < 0.05). The positive rates of MIC-1 expression in ESCC, tumor-adjacent atypical hyperplastic epithelium and normal esophageal epithelium were 64.4% (29/45), 40.9% (9/22) and 13.3% (6/45), respectively, with a significant difference among the three groups (χ2 = 24.673, P < 0.01). The positive rates of UPA protein expression in ESCC, tumor-adjacent atypical hyperplastic epithelium and normal esophageal epithelium were 68.9% (31/45), 27.3% (6/22) and 24.4% (11/45), respectively, with a significant difference among the three groups (P < 0.01). There is a positive correlation between the protein expression of MIC-1 and uPA (γp = 0.403, P < 0.01).

CONCLUSION: MIC-1 and uPA play important roles in the carcinogenesis, infiltration and metastasis of ESCC. Combined detection of MIC-1 and uPA expression may be a promising molecular parameter for early diagnosis and prognostic evaluation of ESCC.

Key Words: Macrophage inhibitory cytokine-1; Urokinase plasminogen activator; Esophageal squamous cell carcinoma; Immunohistochemistry; Invasion and metastasis
0 引言

巨噬细胞抑制细胞因子-1(macrophage inhibitory cytokine-1, MIC-1)是转化生长因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)超家族的新成员[1], 研究表明在许多病理状态下, 如急性损伤、炎症、肿瘤发生时, MIC-1的蛋白表达及血清水平会异常增高[2,3]. 尿激酶型纤容酶原激活剂(urokinase plasminogen activator, uPA)系统是一种重要的蛋白水解酶, 可通过激活纤容酶原降解细胞外基质, 从而促进肿瘤细胞浸润和转移[4,5]. 目前, 关于MIC-1基因与食管癌浸润、转移的关系及MIC-1、uPA表达相关性的研究, 迄今国内外均未见报道. 本文采用免疫组织化学SP法检测MIC-1及uPA在45例食管鳞癌组织、22例癌旁不典型增生组织及45例正常食管黏膜组织的表达情况, 探讨MIC-1及uPA在食管癌发生、发展中的作用, 以期寻找食管癌早期诊断和判断预后的分子指标.

1 材料和方法
1.1 材料

45例标本分别取自无坏死癌灶、癌旁3 cm以内及远端正常黏膜组织(经HE染色证实, 癌旁组织中22例有中-重度以上不典型增生或原位癌), 经40 g/L多聚甲醛固定, 常规脱水, 石蜡包埋, 连续切片, 切片厚度4-6 μm, 分别用于HE、免疫组织化学染色. 所有标本均取自食管癌高发区河南省安阳市肿瘤医院, 所有病例术前均无化疗、放疗及免疫治疗史. 兔抗人MIC-1单克隆抗体购自美国USBIO公司, 兔抗人多克隆抗体uPA购自美国Santa Cruz公司, SP免疫组织化学试剂盒购自北京中杉金桥生物技术开发公司.

1.2 方法

1.2.1 免疫组织化学染色: 采用SP法, MIC-1及uPA抗体稀释倍数均为1:130及1:150, DAB显色, 苏木素复染. 染色步骤严格按说明书进行, 以PBS液代替一抗作为阴性对照.

1.2.2 免疫组织化学结果判定: MIC-1及uPA阳性信号呈黄色颗粒样物质, 均位于细胞质内. 高倍镜下随机选取5个视野(每个视野观察细胞数不少于200个), 按阳性细胞所占百分比及着色深浅进行结果判定. 采用9分评分制: 按照阳性细胞比例≤10%为1分, 10%-50%为2分, >50%为3分; 按染色强弱: 阴性为0分; 淡黄(蓝)色染色为1分; 中度黄(蓝)色染色为2分, 棕黄(紫蓝)色染色为3分. 然后按照"阳性细胞得分×染色强弱得分"计总分, 总分<3为阴性, 总分≥3为阳性[6,7].

统计学处理 应用SPSS13.0统计学软件, 行χ2检验和Spearman相关系数分析, 检验水准α = 0.05.

2 结果
2.1 MIC-1蛋白在食管鳞癌组织中的表达及其与临床生物学行为的关系

MIC-1蛋白阳性表达主要位于肿瘤细胞的胞质中, 呈浅黄色至深黄色颗粒样物质(图1). 在食管鳞癌癌变过程中MIC-1蛋白表达在正常黏膜组织中、癌旁不典型增生组织及癌组织的表达率依次增高, 分别为64.4%(29/45)、40.9%(9/22)、13.3%(6/45), 组间比较差异具有统计学意义(χ2 = 24.673, 均P<0.01, 表1). MIC-1蛋白表达与食管鳞癌患者的组织学分级、浸润深度、有无淋巴结转移及TNM分期有关(χ2 = 10.193, 10.132, 11.645, 7.162; 均P<0.05, 表2).

表1 MIC-1及uPA在食管鳞癌组织、非典型增生及正常黏膜组织中的表达.
nMIC-1
χ2值P值uPA
χ2值P值
-+阳性率(%)-+阳性率(%)
正常黏膜上皮组织4539613.324.6730.000341124.420.8630.000
非典型增生组织2213940.916627.3
鳞癌组织45162964.4143168.9
图1
图1 MIC-1的表达(SP×200). A: 正常黏膜组织; B: 癌旁非典型增生组织; C: 癌组织.
表2 MIC-1及uPA蛋白表达与食管鳞癌临床生物学行为的关系.
病理特征nMIC-1
uPA
阳性表达n(%)χ2值P值阳性表达n(%)χ2值P值
组织学分级
Ⅰ187(38.9)10.1930.00612(66.7)0.9820.612
Ⅱ139(69.2)8(61.5)
Ⅲ1413(92.9)11(78.6)
浸润深度
浅层176(35.3)10.1320.00112(76.5)0.0370.848
深层2823(82.1)19(75.0)
淋巴结转移
无2410(41.7)11.6450.00113(54.2)5.2010.023
有2119(90.5)18(85.7)
TNM分期
Ⅰ、Ⅱ198(42.1)7.1620.0077(36.8)15.7580.000
Ⅲ、Ⅳ2621(80.8)24(92.3)
2.2 uPA蛋白在食管鳞癌中的表达及其与临床生物学行为的关系

uPA蛋白阳性着色定位于细胞质, 呈棕黄色或深黄色颗粒样物质(图2). 在食管鳞癌癌变过程中uPA蛋白在正常黏膜组织、癌旁不典型增生组织及癌组织中的表达率依次升高, 68.9%(31/45)、27.3%(6/22)、24.4%(11/45), 组间比较差异具有统计学意义(χ2 = 20.863, 均P<0.01, 表1). uPA蛋白表达与食管鳞癌组织学分级及浸润深度无关, 随着TNM分期级别的增加逐渐升高(χ2 = 15.758, P<0.05); 有淋巴结转移组uPA蛋白阳性表达率高于无淋巴结转移组(χ2 =5.201, P<0.05, 表2).

图2
图2 uPA的表达(SP×200). A: 正常黏膜组织; B: 癌旁非典型增生组织; C: 癌组织.
2.3 MIC-1及uPA在食管鳞癌组织中表达的相关性分析

在45例食管鳞癌组织中, MIC-1阳性表达29例中, 其uPA蛋白表达阳性占24例, 而MIC-1表达阴性的16病例中, 其uPA蛋白表达阴性的占9例. MIC-1及uPA蛋白在食管鳞癌组织中的表达强度呈正相关关系(γp = 0.403, P = 0.006, 表3).

表3 MIC-1及uPA蛋白在食管鳞癌中的表达及相关性分析.
MIC-1蛋白nuPA蛋白
γp值P值
+-
+292450.4030.006
-1679
3 讨论

食管癌是一种具有高侵袭能力的恶性肿瘤, 一般都伴有周围组织的浸润和转移且比较容易复发, 其预后也比较差. 目前研究证明食管癌的发生发展是一个多阶段和多基因不断演变的过程, 但对其发病机制的研究目前仍不十分清楚[8], 长期以来, 如何从分子水平来寻找食管癌可能的分子治疗靶点长期以来备受人们关注. 本研究应用免疫组织化学技术系统的对比研究了食管黏膜上皮癌变过程中uPA及其抑制剂MIC-1蛋白的变化规律及其与食管鳞癌临床生物学行为的关系.

TGF-β是具有多种生物学功能的蛋白多肽, 大约有40多个成员, 参与调控细胞增殖、分化及凋亡等多种功能和生物学过程[9,10]. MIC-1是从激活的巨噬细胞内发现的TGF-β超家族中的成员之一, 位于19q13-1[11]. 目前, MIC-1被普遍认为是机体的一种保护因子, 在炎症、应激及恶性肿瘤的发生中起着十分重要的免疫保护作用. MIC-1前原蛋白相对分子质量大约为25 000 Da, 由308个氨基酸多肽组成, 包括29个氨基酸信号肽, 167个氨基酸前肽和112个氨基酸成熟区. MIC-1在人类胎盘组织内含量较高, 在肾脏、前列腺、胰腺等组织的上皮组织中含量较低, 在其他组织或器官内几乎无表达. 然而, 如果在机体出现缺血、缺氧、组织损伤及发生恶性肿瘤等病理变化时, P53及APl等作为保护因子被激活, 诱导了其下游的MIC-1基因的表达量显著升高[12-15]. 目前的研究结果显示, 其在多种恶性肿瘤中, 如胃癌、前列腺癌及乳腺癌等高表达[16-18]. MIC-1启动区域是抑癌基因P53产物的靶点, 有研究认为在肿瘤发生的早期, MIC-1介导抑癌基因P53途径, 抑制细胞生长和血管生成, 促使细胞周期停滞, 引起生长周期阻断, 诱导肿瘤细胞凋亡, 从而发挥抑制肿瘤发生发展的作用[13,14]. 随着肿瘤的进展, 肿瘤细胞对MIC-1的细胞生长抑制出现耐受, MIC-1通过免疫抑制、合成细胞外基质、刺激肿瘤血管生成等, 提供了适宜肿瘤细胞生长、浸润及转移的微环境, 从而促进肿瘤播散, 从而促进肿瘤的发展[3,19]. 本研究结果显示, MIC-1基因在正常食管组织、癌旁不典型增生组织及癌组织中均有表达, 但在食管癌组织中的表达水平显著升高, 随着正常食管黏膜向食管不定型增生组织再到食管癌的演变过程中, MIC-1的表达显著增加, 提示MIC-1的表达是食管癌发生的早期事件, 参与并调节了食管癌的发生、发展过程. 此外, MIC-1于食管鳞癌组织学分级、浸润深度、淋巴结转移及TNM分期有关, 提示MIC-1于食管鳞癌浸润转移密切相关.

癌细胞的侵袭转移能力与其产生降解细胞外基质的蛋白酶的能力密切相关, 降解基质的蛋白酶包括丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶及金属蛋白酶4类, 其中纤溶酶原激活因子(plasminogen activators, PA)和金属蛋白酶(matrix Metalloproteinase, MMP)起着关键作用[20]. 纤溶酶原激活因子包括uPA和组织型纤溶酶原激活剂(tissue-type plasminogen activator, tPA). uPA是一种多功能丝氨酸蛋白酶, 相对分子质量约55 000 Da. uPA可在肾小管上皮细胞、单核细胞、肺上皮细胞及成纤维细胞中表达, 也可在肿瘤细胞内表达[21,22]. Lee等[23]通过稳定转染MIC-1进入人胃癌细胞系SNU-216发现, 其能显著增加胃癌细胞系的侵袭能力, 转染的SNU-216细胞高度表达MIC-1, 可能是通过胞外信号传导激酶1/2相关途径上调uPA/uPAR活性系统, 从而诱导肿瘤细胞的侵袭和促进胃癌细胞的恶性程度, 随着剂量的增加, 肿瘤细胞侵袭能力和恶性程度也随之增强. MIC-1基因引起肿瘤浸润及转移的可能机制还包括增强蛋白水解酶活性, 增加间质胶原的降解, 从而降低瘤细胞黏附力, 促进癌细胞的分离, 迁移和转移. 本研究结果显示, 食管癌组织中uPA的表达水平与正常组织相比显著升高. MIC-1及uPA均在食管鳞癌组织中呈高表达, 二者呈正相关关系, 表明二者在食管鳞癌癌变过程中起协调作用.

总之, 对MIC-1基因的深入研究有利于我们进一步的了解食管癌的生物学特性, 为食管癌的早期诊断和治疗提供一个新的发展方向.

评论
背景资料

巨噬细胞抑制细胞因子-1(MIC-1)是TGF-β超家族的新成员, 研究表明在许多病理状态下, 如急性损伤、炎症、肿瘤发生时, MIC-1的蛋白表达及血清水平会异常增高.

同行评议者

刘丽江, 教授, 江汉大学医学院病理学与病理生理学教研室

研发前沿

目前, 关于MIC-1基因与食管癌浸润、转移的关系及MIC-1、uPA表达相关性的研究, 迄今国内外均未见报道. 而关于MIC-1与恶性肿瘤关系的研究已成为热点.

相关报道

Lee等通过稳定转染MIC-1进入人胃癌细胞系SNU-216发现, 其能显著增加胃癌细胞系的侵袭能力, 转染的SNU-216细胞高度表达MIC-1, 可能是通过胞外信号传导激酶1/2相关途径上调uPA/uPAR活性系统, 从而诱导肿瘤细胞的侵袭和促进胃癌细胞的恶性程度, 随着剂量的增加, 肿瘤细胞侵袭能力和恶性程度也随之增强.

创新盘点

本文首次采用免疫组织化学方法检测食管癌高发区河南安阳的食管癌患者手术切除的癌组织、癌旁不典型增生组织及正常食管黏膜组织中MIC-1及uPA蛋白的表达情况.

同行评价

本文选题新颖, 结果可靠, 具有一定的临床参考价值.

编辑:李军亮 电编:何基才

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